La chimie des catéchols pour le développement de biocapteurs : synthèse et électro-réticulation de nanoparticules d’or fonctionnalisées par des enzymes

Catechol chemistry for biosensor manufacturing : synthesis and electro-crosslinking of gold nanoparticles/enzymes

• Auteur / Autrice : Rémy Savin
• Direction : Fouzia Boulmedais
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie physique
• Date : Soutenance le 28/03/2022
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique et chimie-physique (Strasbourg ; 1994-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Charles Sadron (Strasbourg ; 1985-....)
• Jury : Président / Présidente : Benoît Pichon
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Valérie Marchi, Boris Lakard

Mots clés

Mots clés contrôlés

Catéchine

Électrodes à enzymes

Biocapteurs

Mots clés libres

Biocapteur

Bioélectrodes

Électrochimie

Nanoarchitectonique

Bioconjugués

Catéchol

Gallol

Enzymes

Nanoparticules d'or

Électrodépôt

Biosensor

Bioelectrodes

Electrochemistry

Nanoarchitectonics

Bioconjugates

Catechol

Gallol

Enzymes

Gold nanoparticles

Electrodeposition

Résumé

L’intérêt pour les bioélectrodes croît exponentiellement depuis plusieurs dizaines d’années. En particulier, les biocapteurs et les biopiles enzymatiques ont montré des performances intéressantes pour la surveillance in-situ de biomarqueurs d’intérêts ou pour l’alimentation électrique de dispositifs miniaturisés bio-implantés. Malgré la multitude d’applications envisagées, ces dispositifs peinent encore à se généraliser sur le marché à cause de plusieurs limitations majeures. Le coût, la facilité de fabrication, la sensibilité et surtout la stabilité dans le temps sont des paramètres encore à améliorer. Etant des limitations intrinsèques au choix et à l’organisation des matériaux constituant la couche sensible, nous avons proposé par ce travail une nouvelle voie de fabrication des bioélectrodes. Nous avons utilisé un mélange de polyphénol, sel d’or, médiateur électrochimique et enzyme (relative au biomarqueur d’intérêt) qui a ensuite été électro-réticulés en complexes enzymes/nanoparticules organisés. Enfin, nous avons généralisé ce concept sur membrane souple avec co-immobilization du médiateur ce qui constitue une approche originale dans le développement de pansements intelligents pour le suivi des plaies chroniques.

Interest in biosensors has grown exponentially in recent decades. In particular, enzymatic biosensors and biofuel cells have shown great promises as in-situ monitoring of interesting biomarkers or as miniaturized bio-implanted powering devices. Despite the multitude of applications, these devices are struggling to widespread on the market due to several limitations. Cost, ease of fabrication, sensitivity and stability over time are parameters that still deserve to be improved. The choice and spatial organization of the materials within the sensitive layer need to be reconsidered in order to propose new strategies for bioelectrodes manufacturing. In this work, a simple mixture of polyphenol, gold salt, electrochemical mediator and enzyme (related to the biomarker) were electro-crosslinked into an organized enzymes/nanoparticles film. Finally, this concept was transferred onto a flexible membrane with co-immobilization of the mediator. This original approach has enhanced to develop smart chronic wound dressings.